RISC-V:切换到管理模式时出现非法指令异常

RISC-V: Illegal instruction exception when switching to supervisor mode

当设置 mstatus.mpp 字段切换到管理员模式时,调用 mret 时出现非法指令异常。我正在使用 riscv64-softmmu 系统在 qemu-system-riscv64 版本 6.1 中对此进行测试。 我最近从 QEMU 5.0 升级到 6.1。在此升级之前,我的代码有效。我在变更日志中看不到任何相关内容。我假设我的代码中存在新版本根本无法容忍的问题。

这里是一段程序集,显示了正在发生的事情(删除了不相关的引导代码):

.setup_hart:
    csrw satp, zero                                # Disable address translation.

    li   t0, (1 << 11)                             # Supervisor mode.
    csrw mstatus, t0

    csrw mie, zero                                 # Disable interrupts.

    la  sp, __stack_top                            # Setup stack pointer.

    la   t0, asm_trap_vector
    csrw mtvec, t0

    la   t0, kernel_main                           # Jump to kernel_main on trap return.
    csrw mepc, t0

    la   ra, cpu_halt                              # If we return from main, halt.
    mret

如果我将机器模式的 mstatus.mpp 字段设置为 0b11,我可以毫无问题地进入 kernel_main

这是显示异常信息的 QEMU 输出:

riscv_cpu_do_interrupt: hart:0, async:0, cause:0000000000000002, epc:0x000000008000006c, tval:0x0000000000000000, desc=illegal_instruction

mepc指向异常发生的mret指令的地址。 我已经通过成功写入和检索 mstatus.mpp 中的值来测试机器是否支持管理员模式。

有什么明显的我遗漏的东西吗?我的代码似乎与我在网上可以找到的几个示例非常相似,例如 https://osblog.stephenmarz.com/ch3.2.html。任何帮助将不胜感激。

问题原来是 RISC-V 的 物理内存保护 (PMP)。如果没有定义 PMP 规则,QEMU 将在执行 MRET 指令时引发 illegal instruction 异常。添加 PMP 条目解决了问题。

这令人困惑,因为 Privileged Architecture 手册中关于 mret 的部分未指定此行为。